トランスラピッド

トランスラピッド(ドイツ語: [tʁansʁaˈpiːt]) ^ⓘ ）は、磁気浮上を利用した高速 モノレールです。このシステムの計画は1960年代後半に始まり、1983年にドイツのエムスラントに試験施設^[1]1991年に、ドイツ連邦鉄道著名な大学の協力を得て、実用化に向けた技術的な準備が整ったと承認しました。^[2]

最終バージョンである2007年に製造されたトランスラピッド09は、巡航速度505 km/h（314 mph）で設計されており、約1 m/s ²（2.2 mph/s）の加速と減速が可能です。

2002年に、最初の商業導入である上海マグレブ鉄道が完了しました。これは、上海市の高速輸送ネットワーク30.5 km（18.95マイル）を上海浦東国際空港まで接続します。トランスラピッドシステムはまだ長距離都市間路線に導入されていません。

このシステムは、シーメンス、ティッセンクルップ、その他主にドイツ企業によって開発、販売されました。

2006年、トランスラピッド社の列車がドイツの試験線路で保守車両と衝突し、23人が死亡した。

2011年、エムスランド試験線は営業許可の期限が切れたため閉鎖された。2012年初頭、工場を含むエムスランド敷地全体の解体と再改造が承認されたが、ハイパーループ試験線路や中国中車磁気浮上式鉄道の磁気浮上線路として利用する構想があるため、2023年後半まで延期された。^{[3] [4]}

超高速トランスラピッド磁気浮上システムには、車輪、車軸、ギアトランスミッション、鋼鉄レール、頭上の電気パンタグラフはありません。磁気浮上車両は車輪の上を転がるのではなく、 2 列の電磁コイル間の磁力を利用して軌道ガイドウェイ上を浮上します。コイルの片側は車両上に、もう片側は軌道ガイドウェイ内にあり、これらは一緒に磁気双極子として機能します。浮上および移動操作中、トランスラピッド磁気浮上車両は、軌道ガイドウェイと機械的に接触することなく、摩擦のない磁気クッション上に浮かんでいます。車載の車両電子システムは、ガイドウェイの下側に取り付けられたコイルと、ガイドウェイの端に巻き付けられた車両の磁気部分との間のクリアランスを保証するために、双極子ギャップの距離を 1 秒間に 10 万回測定します。この精密で常に更新される電子制御により、双極子ギャップは名目上 10 ミリメートル (0.39 インチ) で一定に保たれます。磁気浮上式車両は、浮上すると、ガイドウェイ表面から約 15 センチメートル (5.9 インチ) の高さに浮上します。

トランスラピッド社の磁気浮上式車両は、車内の空調設備を稼働させるのに必要な電力よりもホバリングに必要な電力の方が少ない。

トランスラピッド車両のバージョン TR08 およびそれ以前のバージョンでは、時速 80 キロメートル (50 マイル) 未満の速度で走行している場合、車両浮上システムとすべての車載電子機器には、軌道ガイドウェイへの物理的な接続を通じて電力が供給されていました。車両速度が時速 80 キロメートル (50 マイル) を超えると、すべての車載電力は、軌道のリニア ステータから生成された磁場の回復された調和振動によって供給されました(これらの振動は寄生的であるため、車両の推進には使用できません)。その後、トランスラピッド用に新しいエネルギー伝送システム バージョン TR09 が開発され、磁気浮上車両は、磁気浮上車両の速度に関係なく、車載電力のニーズのために軌道ガイドウェイと物理的に接触する必要がなくなりました。この機能は、継続的なメンテナンスと運用コストの削減に役立ちます。

線路の推進システムに停電が発生した場合、磁気浮上車両は搭載されたバックアップバッテリーを使用して、車両の浮上システムに一時的に電力を供給することができます。

トランスラピッド磁気浮上システムは、推進とブレーキの両方に同期ロングステータ リニア モーターを使用します。これは、ガイドウェイの下側に沿ってステータが「展開」された回転電気モーターのように機能します。トルク(回転) を生成する代わりに、長さに沿って直線的な力を生成します。磁気浮上車両を持ち上げるための電磁石は、このリニア電気モーターの励磁部分 (ローター) と同等の機能も果たします。移動磁場は一方向にのみ作用するため、特定の線路セクションに複数の磁気浮上列車がある場合、それらはすべて同じ方向に移動するため、移動中の列車間の衝突の可能性が減ります。

トランスラピッドの通常のエネルギー消費量は、浮上と走行、および車両制御のために、1セクションあたり約50～100キロワット（67～134馬力）です。トランスラピッドの抗力係数は約0.26です。正面断面積が^16m2（172平方フィート）の車両の空気抵抗^{[要出典]は}、巡航速度400km/h（249mph）または111m/s（364フィート/s）で次の式で表される電力消費を必要とします。

${\displaystyle P=c_{w}\cdot A_{\rm {Front}}\cdot v^{3}\cdot ({\mbox{density of surrounding air}})/2}$

${\displaystyle {\begin{matrix}P&=&0{.}26\cdot 16\,\mathrm {m} ^{2}\cdot (111\,\mathrm {m} /\mathrm {s} )^{3}\cdot 1{.}24\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}/2\\P&=&3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {kg} \cdot \mathrm {m} ^{2}/\mathrm {s} ^{3}=3{.}53\cdot 10^{6}\,\mathrm {N} \cdot \mathrm {m} /\mathrm {s} =3{.}53\,\mathrm {MW} \end{matrix}}}$

電力消費は他の高速鉄道システムと比べても遜色ありません。効率は 0.85 で、必要な電力は約 4.2 MW です。浮上と誘導のためのエネルギー消費は約 1.7 kW/t に相当します。推進システムは逆方向にも機能するため、ブレーキ時にはエネルギーが電力網に送り返されます。例外は、車両の下にある緊急着陸スキッドを使用して緊急停止する場合ですが、この車両停止方法は、バックアップ電源で車両を浮上させて自然停止させることが不可能または望ましくない場合の最後の手段としてのみ使用されます。

トランスラピッドは、従来の鉄道路線と比較して、風化が少なく、エネルギー消費とメンテナンスの必要性が低い状態で、より高い速度と勾配を可能にします。トランスラピッドの線路は、従来の鉄道システムよりも柔軟性が高く、特定の地理的状況に簡単に適応できます。貨物は、車両あたり最大15トン（14.8英トン、16.5米トン）の積載量に制限されています。トランスラピッドの最高速度は550 km/h（342 mph）で、従来の高速列車（200〜320 km/hまたは124〜199 mph）と航空交通（720〜990 km/hまたは447〜615 mph）の中間に位置します。線路の一部であるエンジンの重要な部分である磁場発生器が、システムの容量を制限します。

競争の観点から見ると、トランスラピッドは独自のソリューションです。線路は機関車の一部であるため、トランスラピッドの車両とインフラは単一調達のものしか運用できません。車両や非常に複雑な踏切や分岐器に関しては、複数調達は想定されていません。ドイツの連邦ネットワーク庁(Bundesnetzagentur) が共同で管理する従来の鉄道やその他のインフラ ネットワークとは異なり、トランスラピッド システムでは直接的な競争は認められません。

トランスラピッドとは、電気で動くクリーンで高速、大容量の^[要出典]輸送手段であり、地理的に困難な環境でもポイントツーポイントの旅客輸送を確立することができる。これは、文化遺産や景観保護地域への影響と比較する必要がある（ヴァルトシュロス橋と比較）。排出物によるいかなる影響も、電気エネルギー源を考慮に入れなければならない。乗客専用のトランスラピッドシステムと貨物列車の線路の費用、騒音、振動の削減は、直接比較することはできない。既存の線路の再利用や既存のネットワークとのインターフェースは限られている。トランスラピッドは、都市部や市街地の資源、スペース、線路を巡って、従来の都市交通システムや高速列車と間接的に競合している。

上海の完全高架式リニアモーターカーは、列車と駅を含めて全長30.5キロメートル（19.0マイル）にわたり13億3千万米ドルの費用をかけて建設された。したがって、複線の1キロメートルあたりの費用は、列車と駅を含めて4,360万米ドルだった。これはこの技術の最初の商業利用だった。それ以来、中国では従来の高速鉄道の線路が主に農村部で1キロメートルあたり460万～3,080万米ドルで大量生産されている。（中国の高速鉄道を参照）。

2008年、トランスラピッド・オーストラリアはビクトリア州政府に複線化費用として1キロメートルあたり3,400万豪ドルの見積もりを提示した。 ^[5]これは線路の50%が地上で、50%が高架と仮定したものだ。比較すると、ビクトリア州で建設された47キロメートル（29マイル）の地域鉄道リンクは、駅2つを含めて約50億豪ドル、つまり1キロメートルあたり1億500万豪ドルの費用がかかった。

上記から、特定の用途においてトランスラピッドと従来の高速鉄道のどちらが安価になるかは判断できません。

磁気浮上システムの運行速度が速いため、一定時間内に同じ距離をより多くの乗客を輸送できます。トランスラピッド システムが急カーブや急勾配に対応できるかどうかは、特定のプロジェクトのコスト比較に大きな影響を与える可能性があります。

2008年、トランスラピッド・オーストラリアは、ビクトリア州政府に対し、列車1区間または1客車あたり1,650万豪ドル（通勤型）から2,000万豪ドル（高級型）の見積もりを提示した。^[5]トランスラピッドの客車は幅が3.7メートル（12フィート2インチ）あるため、床面積は約92平方メートル（990平方フィート）である。これは、1平方メートルあたり179,000豪ドルから217,000豪ドルに相当する。

比較すると、同じくシーメンス社が製造するInterCityExpressの車両 1 台あたりのコストは約 600 万豪ドルです。ICE 車両の幅は 2.9 メートル (9 フィート 6 インチ) なので、床面積は約 72 平方メートル (775 平方フィート) です。これは 1 平方メートルあたり約 83,000 豪ドルに相当します。

これは、現時点ではトランスラピッド列車セットのコストが従来の高速鉄道 ICE 3 セットの 2 倍以上になる可能性が高いことを示しています。ただし、UK Ultraspeedによると、トランスラピッド列車セットはそれぞれ、運行速度と加速が速いため、2 倍以上効率的です。同社のケース スタディでは、従来の高速列車と同じ数の乗客を輸送するために必要なトランスラピッド列車セットの数は、わずか 44% でした。

トランスラピッドは、非接触型システムであるため、従来の高速鉄道システムに比べてメンテナンスコストが非常に低いと主張している。^[6]

これまでのところ、商業的に実施されたのは2000年のみで、中国政府が上海と浦東国際空港を結ぶトランスラピッド線路の建設を命じた。2002年に開業し、2004年3月から毎日定期運行が開始された。走行速度は時速431kmで、リニアモーターカーがこの速度を維持できるのは50秒間である。これは、線路が30.5kmと短いため、巡航速度を維持できるのは減速を開始する前の短時間のみであるためである。1日あたりの平均乗客数（運行時間14時間）は約7,500人で、列車1台あたりの最大座席数は440である。2等車のチケットの価格はおよそ50人民元（約6ユーロ）で、空港バス の4倍、同等の地下鉄のチケットの10倍も高い。

このプロジェクトはドイツのヘルメス融資により2億ドイツマルクで賄われ、総費用は13億3千万ドルと推定されている。

上海虹橋空港（35km）および杭州市（175km）までの路線延長計画は繰り返し延期されている。当初は2010年の上海万博に間に合うように計画されていたが、最終承認は2008年8月18日に下り、2010年に着工、2014年に完成する予定だった。^[7]しかし、おそらく高速上海・杭州旅客鉄道の建設のため、計画は中止された。^[8]

エムスラント試験施設はドイツで唯一のトランスラピッド線路であった。^[要出典]現在は廃止されており、解体される予定である。しかし、CRRC 600の試験施設として使用するか、ハイパーループ線路として再建する計画がある。^{[9] [10]}

2007年、イランとドイツ企業は、テヘランとマシュハドの両都市を結ぶリニアモーターカーの使用で合意した。この合意は、イラン道路交通省とドイツ企業の間で、マシュハド国際見本市会場で調印された。^[要出典]ミュンヘンに拠点を置くシュレーゲル・コンサルティング・エンジニアズは、イラン運輸省およびマシュハド知事と契約を結んだと述べた。「当社はこのプロジェクトでドイツのコンソーシアムを率いるよう命じられました」と広報担当者は述べた。「準備段階にあります」。次のステップはコンソーシアムを結成することであり、このプロセスは「今後数カ月」に行われる予定であると広報担当者は述べた。シュレーゲルの広報担当者は、このプロジェクトは100億〜120億ユーロの価値がある可能性があると述べた。トランスラピッドと呼ばれる高速リニアモーターカーの開発者であるシーメンスとティッセンクルップは、どちらもこの提案については知らなかったと述べた。シュレーゲルの広報担当者は、シーメンスとティッセンクルップは現在コンソーシアムに「関与していない」と述べた。^[11]

2011年、スイスラピッドAGはスイスラピッドコンソーシアムと協力し、トランスラピッド技術をベースにした地上磁気浮上（マグレブ）モノレールシステムの開発と推進に着手した。計画されていた最初のプロジェクトは、ベルン–チューリッヒ、ローザンヌ–ジュネーブ、チューリッヒ –ヴィンタートゥールの路線であった。^{[12] [13]}

トランスラピッドは、米国コロラド州の州間高速道路70号線と並行して120マイル（190 km）の高速輸送システムを建設しようとしている数社の1つです。 ^[14] 提出された提案では、厳しい気候と地形を考慮すると、磁気浮上式鉄道は鉄道よりも大幅に優れた性能を発揮するとされています。2013年11月時点ではどの技術も採用されていませんが、2020年に建設が開始される予定です。^[15]

カリフォルニア・ネバダ州間リニアモーターカー計画は、ネバダ州ラスベガスからカリフォルニア州アナハイムまでの269マイル（433 km）の路線計画である。1区間はラスベガスからネバダ州プリムまで走り、ラスベガス地区に建設予定のイヴァンパバレー空港へのサービスも計画されている。最高速度は時速310マイル（500 km/h）である。2014年8月、この計画の支援者は関心を再び呼び起こそうとしていた。^{[16] [17]}

米国ではワシントンDCからボルチモア、チャタヌーガからアトランタ、ピッツバーグからフィラデルフィアなど、他にもいくつかの評価が行われています。 ^{[18]今のところ、建設が開始されたプロジェクトはありません。}米国の磁気浮上式鉄道の提案リストを参照してください。

年間500万人の観光客が訪れるテネリフェ島に、2路線、全長120キロメートル（75マイル）の鉄道システムが提案されている。この鉄道システムは、島の首都サンタクルス（北部）とコスタアデヘ（南部）およびロスレアレホス（北西部）を最高時速270キロメートル（169マイル）で結ぶ。推定費用は30億ユーロ。トランスラピッドは、島の急峻な地形のため、ルートの35％をトンネルで通す従来の鉄道計画よりも有利である。^{[19] [20]}

トランスラピッドは、ドイツで開発された新しい陸上高速公共交通機関のいくつかの競合概念の 1 つとして始まりました。この競争で、トランスラピッドは主に、従来の鉄道技術に基づく高速鉄道システムであるInterCityExpress (ICE) と競合しました。ICE はドイツ全土で採用されたという点で「勝利」しましたが、トランスラピッドの開発は継続されました。ICE の運行開始後、ハンブルクからベルリンまでの長距離路線を含む、トランスラピッド路線の可能性のある多くの調査が行われました。

最も新しいドイツのトランスラピッド路線プロジェクトであり、以前に承認されていて建設に最も近かったのは、ミュンヘン中央駅からミュンヘン空港までの40キロメートル（25マイル）の空港連絡線である。鉄道駅と空港間の接続は建設間近であったが、費用の大幅な超過を理由に2008年3月27日にドイツ政府によってキャンセルされた。キャンセルに先立ち、与党であるバイエルン州キリスト教社会同盟（CSU）は、特に提案されたルート沿いのコミュニティから、内部および地元の抵抗に直面していた。CSUは、トランスラピッドをバイエルンにおける将来の技術と革新の例として位置付けることを計画していた。ドイツ連邦運輸大臣ヴォルフガング・ティーフェンゼーは、ベルリンでの危機会議の後でこの決定を発表した。この会議で、業界代表者は、費用が18億5,000万ユーロから30億ユーロ（47億ドル）をはるかに超える額に上昇したことを明らかにしたと伝えられている。^{[21]しかし、この予測コストの上昇は、指定運営者である}ドイツ鉄道がリスク分担のほとんどを下請け業者に移したことによるトンネル建設と関連土木工事のコスト見積もりによるものであり、磁気浮上技術のコストによるものではない。^{[オリジナル研究? ]}

トランスラピッド計画は2007年に英国政府によって却下された^{[22] [23]} 。[22]英国政府は、バーミンガム、リバプール/マンチェスター、リーズ、ティーズサイド、ニューカッスル、エディンバラを経由してロンドンとグラスゴーを結ぶUKウルトラスピード​​と呼ばれる磁気浮上鉄道の建設を拒否した。^[22]

2006年9月22日、トランスラピッド列車がドイツのラーテンにある試験線路で時速170キロで保守車両と衝突した。保守車両は列車の最初のセクションを破壊し、線路から外れて2回転した後、爆発寸前の残骸の山に着地した。これはトランスラピッド列車が関与した最初の大事故だった。報道によると、23人が死亡し、数人が重傷を負ったが、これは磁気浮上式鉄道で初めての死亡事故だった。^[24]この事故は人為的ミスが原因で、保守車両が線路から外れる前に最初の列車が駅を出発した。この状況は、自動衝突回避システムを導入することで実稼働環境で回避できる。

2006 年 8 月 11 日、上海マグレブ線を走行していたトランスラピッド列車が火災に見舞われた。火災は上海の消防隊によってすぐに消し止められた。車両に搭載されたバッテリーが火災の原因となった可能性があると報告された。

2006年4月、中国当局が磁気浮上鉄道のコストを3分の1削減する計画を発表したことで、ドイツの当局者らは厳しいコメントを出し、トランスラピッドの関係者は外交的な懸念を表明した。ドイチェ・ヴェレは、チャイナ・デイリーが国務院がエンジニアらに「外国の先進技術を学び、吸収しながら、さらなる革新を行う」よう奨励していると報じたと報じた。中国側は技術盗用を否定している。中国航空工業公司は、中国の新型磁気鉄道「追風」は外国の技術に依存していないと述べている。同社によると、この鉄道はトランスラピッドの製品よりはるかに軽量で、はるかに先進的な設計となっている。^[25]

• 鉄道車両の地上速度記録

ウィキメディア・コモンズには、トランスラピッドに関連するメディアがあります。

• 公式サイト
• ティッセンクルップトランスラピッドGmbH
• Der Transrapid 08 (Lathen und seine Vorgänger ) (ドイツ語)
• 車輪レール技術と磁気浮上技術の比較
• トランスラピッドタイムライン
• トランスラピッドの写真 中国とドイツ、国際磁気浮上委員会によるアーカイブ 2020-08-13ウェイバックマシンで
• さらに読む - Transrapid に関する PDF ドキュメントへのリンク